Mystisk glød fanget i vores galakse centrum kunne virkelig skyldes mørkt stof

(NASA Goddard; A. Mellinger, CMU; T. Linden, Univ. of Chicago)

Mælkevejens centrum er mystisk glødende.

Selvfølgelig er der en hel flok stjerner der sammen med en sort hul 4 millioner gange Solens masse - men træk lyset fra alt det, og vi står stadig tilbage med denne mystiske overskydende gammastråling, der gennemsyrer regionen.

Det kaldes Galactic Center GeV Excess (GCE), og det har undret videnskabsmænd siden dets opdagelse af fysikerne Lisa Goodenough og Dan Hooper i 2009 . I data fra NASA's Fermi-teleskop fandt de overskydende gammastråling - noget af det mest energiske lys i universet - og vi har ikke været i stand til direkte at opdage, hvad der endte med at forårsage det.

Nu har fysiker Mattia Di Mauro fra National Institute for Nuclear Physics i Italien kastet sin hat i ringen. Hans analyse, sagde han, peger tilbage på mørkt stof som GCE's skyldige (dette blev først bragt som en forklaring af Goodenough og Hooper).

Vi ved ikke, hvad mørkt stof er, bare at der er en mystisk masse derude, der er ansvarlig for gravitationseffekter, som ikke kan forklares med de ting, vi kan detektere direkte - det normale stof såsom stjerner, støv, gas og galakser.

For eksempel roterer galakser meget hurtigere, end de burde, hvis de blot blev gravitationsmæssigt påvirket af det normale stof i dem; gravitationslinser - rumtidens bøjning omkring massive objekter - er langt stærkere, end det burde være. Uanset hvad der skaber denne ekstra tyngdekraft er uden for vores evne til at opdage direkte.

Vi kender kun mørkt stof på den gravitationsmæssige effekt, det har på andre objekter, og der er meget af det derude. Rundt regnet 80 procent af alt stof i universet er mørkt stof, selvom vi ikke kan se et stykke af det.

Goodenough og Hooper foreslog, at hvis visse mørkt stofpartikler kaldet WIMPS (svagt interagerende massive partikler) og deres antipartikler skulle kollidere, ville de udslette hinanden , eksploderer i en byge af andre partikler, herunder gammastrålefotoner. Denne forklaring, sagde de, passede overraskende godt til dataene. Andre fysikere var ikke overbeviste, en kaldte endda forklaringen ' rystende '.

I 2018 foreslog et andet hold af videnskabsmænd, at meget gamle, døde stjerner kaldte pulsarer som vi endnu ikke har setkan være årsag til overskuddet. Dette er plausibelt, fordi det galaktiske center er overfyldt, støvet og meget energisk - det ville være ret nemt at gå glip af en stjerne eller flere.

Nylige undersøgelser viste også, at fordelingen af ​​GCE ikke er jævn - som man ville forvente fra udslettelse af mørkt stof - men en slags klumpet og plettet, hvilket trykke hold fortolket som i overensstemmelse med punktkilder, som stjerner.

Så kom et andet hold og afgjorde den plettede gammastrålingkunne produceres af mørkt stofog lægger den tilbage på bordet. Endnu flere forskeregenererede derefter en serieaf udtømmende modeller af det galaktiske center med udslettelse af mørkt stof ved hjælp af en række masser på tværs af de mest almindeligt søgte regimer. De fandt ud af, at WIMP'er sandsynligvis ikke var årsagen til GCE.

Tilbage til Di Mauro. Hans undersøgelse sammenligner data fra Fermi-teleskopet over de sidste 11 år med målinger af andre astronomiske anomalier registreret af Pamelas kosmiske stråledetektor ombord på Resurs-DK No.1-satellitten og Alpha Magnetic Spectrometer-eksperimentet ombord på ISS.

Især bruger hans undersøgelse det bredeste sæt af data fra Fermi indsamlet i løbet af det sidste år, og minimerer de usikkerheder, som baggrundsstråling introducerer. Dette har givet, sagde Di Mauro, information om den rumlige fordeling af GCE, der kan hjælpe med at udelukke forskellige forklaringer.

'Hvis overskuddet for eksempel var forårsaget af interaktionen mellem kosmiske stråler og atomer, ville vi forvente at observere dens større rumlige fordeling ved lavere energier og dens lavere diffusion ved højere energier på grund af udbredelsen af ​​kosmiske partikler,' forklarede han .

'Min undersøgelse understreger på den anden side, hvordan den rumlige fordeling af overskuddet ikke ændrer sig som en funktion af energien.'

Dette, sagde han, var aldrig blevet observeret før, og kunne forklares med mørkt stof, da vi mener, at mørkt stofpartikler burde have lignende energier.

'Analysen viser tydeligt, at overskuddet af gammastråler er koncentreret i det galaktiske centrum, præcis hvad vi ville forvente at finde i hjertet af Mælkevejen, hvis mørkt stof i virkeligheden er en ny slags partikel,' han sagde .

Hvad den partikel er, er det stadig et stort mysterium. I et andet fortrykspapir har Di Mauro og hans kollega Martin Wolfgang Winkler fra Stockholms Universitet i Sverige forsøgt at bringe det ud af skyggerne ved at søge efter et overskud af gammastråler i nærliggende dværg-sfæroidale galakser. De fandt ikke en, men den nuldetektion har muliggjort begrænsninger på massen af ​​den mørke stofpartikel.

Disse begrænsninger, sagde de, er kompatible med GCE.

Så betyder det, at mørkt stof forårsager GCE? Nej - men det betyder, at vi ikke kan sige mørkt stof er det ikke forårsager det, enten. Grundlæggende er det hele lige så forvirrende, som det nogensinde har været, og vi får brug for noget ret fascinerende videnskab (og mange flere observationer, sandsynligvis) for overhovedet at begynde at løse det.

Vi kan mærke en stor forstyrrelse i kraften, ligesom mange fysikere gnider deres hænder sammen i forventningsfuld glæde.

Di Mauros forskning er blevet offentliggjort i Fysisk gennemgang D , og det andet papir er tilgængeligt på arXiv .

Populære Kategorier: Tech , Fysik , Samfund , Mennesker , Natur , Ukategoriseret , Sundhed , Miljø , Plads , Forklarer ,

Om Os

Offentliggørelse Af Uafhængige, Beviste Fakta Om Rapporter Om Sundhed, Rum, Natur, Teknologi Og Miljøet.